全球螃蟹超過7000種,其中7400多種都會橫著走。這個數字聽起來像是個bug——但生物學家的最新發現表明,這種獨特的移動方式可能只進化過一次,發生在約2億年前的一個共同祖先身上。
日本長崎大學的生態學家川端裕貴(Yuuki Kawabata)團隊在4月21日的eLife期刊上發表了這項研究。他們追蹤了50種螃蟹的運動方式,將這些數據映射到螃蟹的家族樹上,試圖解開橫走起源的謎題。
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研究團隊從潮汐池、深海、水族館和當地魚市場收集了50個不同物種的螃蟹樣本。他們在水池中記錄每只螃蟹的移動方式,區分主要向前移動還是橫向移動,然后將這些結果與基于數百個物種DNA構建的螃蟹進化樹進行比對。
發現令人驚訝:所有橫著走的螃蟹都源自同一個祖先群體,生活在約2億年前。這個繼承了橫走特征的譜系成為地球上物種最豐富的螃蟹類群——真短尾派(Eubrachyura)擁有近7500個現代物種,相比之下,前后移動的另外兩個類群僅有156種。
橫走可能是一種"關鍵創新",川端裕貴表示,這一特征使這些螃蟹能夠快速擴散到多樣化的生態系統中。橫向疾行可能為它們提供了逃避伏擊捕食者的快速逃生通道,從而在進化競爭中獲得優勢。
但這種進化并非易事。它不僅需要肌肉和韌帶的轉變,還需要神經活動的重新布線,影響螃蟹生活的方方面面——覓食、挖洞、社交和交配。川端裕貴認為,如此重大的轉變能夠發生本身就很驚人:"那種關鍵創新幾乎不可能出現。"
未參與研究的伊利諾伊州立大學的神經行為學家安德烈斯·維達爾-加迪亞(Andrés Vidal-Gadea)評價,廣泛的物種采樣使這項研究具有很強的說服力。他認為,這種進化雖然驚人,實際上可能是一種簡化:橫走的螃蟹比前輩需要更少的神經細胞來控制肌肉。
"螃蟹腿部的每個關節原本需要扮演或多或少相等的角色,現在簡化為兩個主要關節完成了大約90%的工作,"維達爾-加迪亞說,"這立即簡化了問題。"
時機也可能起了作用。第一批橫走的螃蟹在三疊紀-侏羅紀大滅絕后開始在大地和海洋中穿梭,這場大滅絕消滅了地球上約四分之三的物種,為幸存者騰出了生態空間。
一個移動方式的改變,催生了一個占據主導地位的物種帝國。螃蟹的故事提醒我們:進化中的微小創新,有時能撬動巨大的成功。
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